《传感器技术与应用》课件-14.4单片硅压力传感器

传感器技术与应用14.4单片硅压力传感器CONTANTS目录14.1概述0114.2单片智能温度传感器020214.3集成湿度传感器0314.4单片硅压力传感器0414.5集成磁敏传感器0514.4单片硅压力传感器04单片硅压力传感器属于压阻式传感器。扩散硅压阻式传感器与金属膜片式传感器测量原理相同，只是使用的材料和工艺不同，传感器利用集成电路工艺，构成应变电桥。有压力作用在膜片上，膜片上各点的应力分布与金属膜片式传感器相同,压阻式的灵敏度比金属应变片大50～100倍。普通压阻式压力传感器属于简单传感器，近年单片集成硅压力传感器进入市场，英文缩写为ISP(lntegratedSiliconPressure)单片集成硅压力传感器内部除传感器单元外，增加了信号调理、温度补偿、压力修正等电路。输出端（Uo）公共地（GND）电源端（Us）NC引脚分布在器件的热塑壳内部有密封真空室，提供参考压力，当垂直方向受到压力P时，将检测压力P与真空压力PO相比较，输出电压正比于绝对压力。传感器输出电压与绝对压力在20～105kPa范围内成正比关系，超出压力范围后输出电压UO基本不随压力P变化。内部电路和结构框图内部电路和结构框图:包括压敏电阻传感器单元;经过激光修正的薄膜温度补偿器及第一级放大器;第二级放大器及模拟电压输出电路（基准电路、压力修正、电平偏移电路等）3个部分组成。其中+5V为US供电，C1、C2为退耦电容;LM3914驱动LED(bargraph）条状图形显示器，一片LM3914可驱动10点（10段)LED条图，配刻度尺，可根据发光段长度或位数确定被测压力大小。RP1可调节LM3914输入电压的大小，为零刻度调节电位器，当被测压力为零时，调节RP1可使LED显示器全部消隐。测量范围是0~100kPa，分辨力10kPa。由MPX5100和LM3914构成10段压力计电路:ST3000系列智能压力传感器是美国霍尼韦尔（(Honeywell)公司1983年推出的，并已实现商品化的智能传感器;它将差压、静压、温度等多参数传感信号与智能化的信号调理功能电路融为一体，打破了传感器与变送器的界限。ST3000变送器是带微处理器的智能变送器，具有优良的性能和出色的稳定性。它能测量气体和液体的压力及液位，将被测量的差压转换成模拟信号和数字信号。ST3000具有同时测量压差(△P)、静压(P）和温度(T）三个参数的独特性能,半导体复合传感器可实现对温度和静压特性的补偿。芯片中包含微处理器、存储器、A/D转换器、DIA转换器和数字I/O接口，协议通信具有两种输出形式，模拟信号标准输出4~20mADC，数字信号输出DE协议。可以提供HART协议通信，HART是HART通信基金会的登录商标。利用数字输出的双向通信，通过SFC便于调节传感器参数，如重新设定量程范围、自动调零、自行诊断等，ST3000特别适用于现场总线控制。电路结构主要包括9个部分:差压传感器;静压传感器;温度传感器;多路转换器（MUX)A/D转换器;微处理器(P)﹔存储器（ROMPROMRAME2PROM);D/A转换器;数字VO接口。整个传感器可视为两大部分，一部分是差压/静压温度传感器，另一部分是信号调理器，传感器通过现场通信接口与现场总线传输数据。被测压力通过硅膜片作用于硅压敏电阻上，使电阻值发生变化，从内部桥路上产生的输出电压与差压成正比